JP2022184833A - 高アスペクト比電気めっき構造及び異方性電気めっきプロセス - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年11月17日に出願の米国特許出願第15/817,049号の優先権を主張し、さらに2016年11月18日に出願の米国仮特許出願第62/423,995号の利益を享受するものであり、そのそれぞれの全体が言及によって本明細書に援用される。
本発明は一般に電気めっき構造と電気めっきプロセスとに関する。
ン(Integrated Lead Suspension with Multiple Trace Configurations)」)、特許文
献4(Hentges等、「一体型リードサスペンションの多層グランドプレーン構造(Multi-Layer Ground Plane Structures for Integrated Lead Suspensions)」)、特許文献5(Hentges等、「一体型リードサスペンションの多層グランドプレーン構造(Multi-Layer Ground Plane Structures for Integrated Lead Suspensions))、特許文献6(Swanson等、「サスペンション組立体用貴金属導電リード製造方法(Method for Making Noble Metal Conductive Leads for SuspensionAssemblies)」)、及び特許文献7(Peltoma等、「一体型リードサスペンションのめっきグランド形体(Plated Ground Features for Integrated Lead Suspensions)」)の特許文献に公開されているようなディスクドライブへッドサスペンションの製造に関して使用される。これらのタイプのプロセスはまた、例えば特許文献8(Miller、「ポリマー軸受を備えたカメラレンズサスペンション(Camera Lens Suspension with Polymer Bearings)」)に公開されているようなカメラレンズサスペンションの製造に関しても使用される。
シン銅電気めっき(Damascene copper electroplating for chip interconnections)」
(IBM J. of Res. & Dev., vol. 42, no. 5, September 1998)、及びMoffat等の
「ダマシンプロセスにおけるボトムアップスーパーフィリング及びバンプ制御のための曲率増大吸着質被覆率メカニズム(Curvature enhanced adsorbate coverage mechanism for bottom-upsuperfilling and bump control in damascene processing)」(Electrochimica Acta 53, pp. 145-154, 2007)の論文に公開されている。これらのプロセスによっ
て、トレンチ内部の電気めっき(例えば、電気めっきされる構造の空間を画定するフォトレジストマスクトレンチ)は、優先的に底部にてなされる。そのようにして成膜構造の空隙は回避可能である。上述の特許文献及び論文のすべては、言及によってその全体があらゆる目的で本明細書に援用される。
て、高アスペクト比電気めっき構造は、層同士の0.030mm未満のアライメントを有することができる。高アスペクト比電気めっき構造は、種々の実施形態において、全体的な積層高さを低くすることができる。
のローレンツ式に由来するものである。
の大きさの強度は、コイルと磁石と間の距離によって低下するので、
は銅を導通する電流である。導体ではない任意の断面302の領域は、
の力に寄与しない。
場(磁束密度)を利用することでリニアモータの力特性を向上させる。つまり、リニアモータに多層高アスペクト比電気めっき構造を使用することは、現在の技術を使用するものより少ない層を必要とし得る。さらに、そうした構造は、低抵抗などの電気特性を得ることにおいてより大きく適応性がある。
クト比電気めっき構造同士の間に所望の空間が得られるまで側壁がめっきされる。種々の実施形態では、高アスペクト比電気めっき構造同士の間の空間を十分に狭くしなければ、上部に不必要なピンチングが発生し得る。ピンチングは、隣接する構造の上縁部がともに成長して間隙をなくすところで発生し、これがショートをもたらす。種々の実施形態では、低電流密度めっきプロセスは、銅めっきを行っている表面に新しいめっき浴が連続的に使用されるような、十分な流体交換によって向上する。さらに、高アスペクト比電気めっき構造を形成するために使用する方法は、高電流密度めっき技術を使用することを含む。この高電流密度めっき技術は、高パーセンテージの物質移動限界で行われる。これは、高アスペクト比電気めっき構造を形成する導電性材料の上部に主に又は導電性材料の上部のみにめっきするものである。高電流密度めっきプロセスは、精密な電流密度制御により向上する。図9は、実施形態にかかる高電流密度めっき技術における高いSPS被覆率を示す上部ライン1002と、実施形態にかかる低電流密度めっき技術における高度に均一の低い促進剤被覆率を示す下部ライン1004とを含むグラフを表す。
、レベラー、及び基板における電流密度である要因間の相互作用のバランスをとることに基づく。溶液の金属濃度には、銅を含むことができるがこれに限定されない。光沢性添加剤は、SPS(ビス(3-スルホプロピル)-ジスルフィド)、DPS(3-N、N-ジメチルアミノジチオカルバモイル-1-プロパンスルホン酸)、及びMPS(メルカプトプロピルスルホン酸)を含み得るが、これに限定されない。抑制性添加剤は、当業者に既知のものを含む種々の分子量の直鎖状PEG、ポロキサミン、BASFプルロニックf127などの種々の商品名で既知の水溶性ポロキサマーなどのポリエチレンとポリプロピレングリコールとのブロックコポリマー、これもまた種々のモノマー比及び種々の分子量における高性能流体のDOW(登録商標)UCONファミリーなどのランダムコポリマー、種々の分子量のポリビニルピロリドンを含み得るが、これらに限定されない。
果によってネルンスト電位を下げるように調整される。例として、流体境界層厚及び各トレースの間の間隔は、ネルンスト電位を下げるように設計される。
の関係にしたがって電気めっきプロセスを行うことで得られ、式中、Cはめっきを行う金属(この場合は銅)の濃度であり、C∞はめっき浴のバルク濃度である。また、この関係は、
が物質移動限界の67パーセント(%)以上である電気めっきプロセスを行うとして表すこともできる。他の実施形態において、金属クラウンの選択的な形成は、
の関係にしたがって、又は、
が物質移動限界の80パーセント(%)以上である、電気めっきプロセスを行うことで得られる。他の実施形態において、金属クラウンの選択的な形成は、
の関係にしたがって電気めっきプロセスを行うことで得られ、ここで、iは電流密度であり、ilimitは電流密度限界である。
平方デシメートル(「ASD」)、又は高い金属めっき浴のためには4ASDで開始される
。例として、めっき浴は、12グラム毎リットルの銅と1.85モル(モル毎リットル)の硫酸を含有する。あるいは、コンフォーマルめっきプロセスは、毎分0.4~1.2マイクロメートルの速度でめっきするプロセスである。コンフォーマルめっきプロセスは、実施形態において、トレース同士の間の空間が6~8マイクロメートルを含む範囲になるまで継続される。形成される構造の表面積が増加すると、電流密度は徐々に低くなる。しかしながら、該プロセスでは、形成されるすべての表面における均一の電流密度及び成長速度を得る。一部の実施形態では、形成される高アスペクト比構造の表面積が増加すると、電流密度を維持するために電流を増加させることができる。
イミドは、高アスペクト比電気めっき構造同士の間の間隙を容易に充填可能である。一部の実施形態において、液体感光性ポリイミドの使用は、0.030ミリメートルまでのビアアクセスを形成するために用いられる。使用され得る他の誘電体は、KMPRとSU-8とを含むがこれらに限定されない。
形成するために電気めっきプロセスがどのように進行するかを示す、複数のきめライン1204を含む。薄膜誘電体1206は、高アスペクト比電気めっき構造1202同士の間に形成され、高アスペクト比電気めっき構造1202上に配置される。図12は、本明細書に記載の方法を使用して形成された、一部の実施形態にかかる高アスペクト比電気めっき構造1302の斜視図を示す。
るように形成される。種々の実施形態では、第1の距離1614は0.020ミリメートル未満である。他の実施形態では、第1の距離1614は0.010ミリメートルである。高密度精密コイルは、第2の誘電層1610の表面1618と第1の導体層1602aの高アスペクト比電気めっき構造との間に第2の距離1616を有するように形成される。種々の実施形態では、第2の距離1616は0.010ミリメートル未満である。一部の実施形態では、第2の距離1616は0.005ミリメートルである。一部の実施形態では、第2の距離1616は、開始間隙を所望の最終間隙で減算して2で除算したものであり得る。高密度精密コイルは、第1の導体層1602aの高アスペクト比電気めっき構造と第1の誘電層の表面1622との間に第3の距離1620を有するように形成される。種々の実施形態では、第3の距離1620は0.020ミリメートル未満である。一部の実施形態では、第3の距離1620は0.015ミリメートル未満である。他の実施形態では、第3の距離1620は0.010ミリメートルである。種々の実施形態では、第1の誘電層は、本明細書に記載のものを含む技術を使用して基板1624上に形成される。一部の実施形態では、基板1624はステンレス鋼層である。基板1624が、合金鋼、ブロンズなどの銅合金、純銅、ニッケル合金、ベリリウム銅合金、及び当該技術分野で既知のものを含む他の金属を含むがこれらに限定されない他の材料から形成され得ることを当業者は理解する。
ラウンめっきプロセスを使用する高アスペクト比電気めっき構造の形成を示す。種々の実施形態では、高アスペクト比電気めっき構造は、図16bに関して記載されたようなコンフォーマルめっきプロセスを使用することなく形成される。代わりに図16cに関して記載されたようなクラウンめっきプロセスが、図16aに記載されるようなトレース1802の形成後に使用される。
結合コイルを形成するために高アスペクト比電気めっき構造を使用することが、コイルを形成する現在の技術を使用する誘導結合コイルと比較して誘導結合コイルの設置面積を小さくする。このため、誘導結合コイル2502は空間が限られた用途に使用することができる。さらに、誘導結合コイルに集積したキャパシタの使用は、表面実装技術(「SMT」
)キャパシタなどのディスクリートキャパシタを受け入れるために余剰空間要件を必要としないので、誘導結合コイルの設置面積をさらに小さくする。
素(SiO2)、ポリイミド、SU-8、KMPR、及び他の高誘電率誘電性材料を含むがこれらに限定されない。一部の実施形態において、シャドウマスク2804は、当該技術分野で既知のものを含む技術を使用するスパッタリングプロセスを使用して形成される。シャドウマスク2804は、一部の実施形態では、500~1000オングストロームを含む範囲の厚みを有するように形成される。他の実施形態では、シャドウマスク2804は、高誘電率インクのスクリーンプリントを使用して形成される。高誘電率インクの例は、二酸化チタン(TiO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タンタル(TaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、ポリイミド、及び他の高誘電率誘電性材料の1つ以
上からなる粒子を添加したエポキシを含有するインクを含む。さらに他の実施形態では、シャドウマスク2804は、high-K充填剤をドープしたフォトイメージ形成誘電体のスロットダイ塗布を使用して形成される。high-K充填剤の例は、二酸化ジルコニウム(ZrO2)を含む。
とができる。例として、ジャンパービア2812及びシャントキャパシタビア2810が、ベース誘電層2808に形成される。シャントキャパシタビア2810は、形成される回路の残りの部分に集積キャパシタを相互接続するように形成される。同様に、ジャンパービア2812は、形成される回路素子を基板2802に相互接続するように使用される。
電池充電用無線電力伝送、及びセキュリティチップ)、無線パッシブコイル、充電される携帯電話及び医療機器の電池、近接センサ、圧力センサ、非接触コネクタ、マイクロモータ、マイクロ流体デバイス、パッケージ用クール・ヒートシンク、空芯キャパシタンス及びインダクタンスを伴う細長い可撓性回路(例えば、カテーテル用)、インターデジタル弾性波変換器、ハプティック振動器、インプラント(例えば、ペースメーカー、刺激器、骨成長デバイス)、処置用磁気共鳴画像法(「MRI」)デバイス(例えば、食道、大腸内
視鏡検査)、ビヨンドハプティック(例えば、服、手袋)、検出・フィルター取り外し用のコーティング表面、セキュリティシステム、高エネルギ-密度電池、誘導加熱デバイス
(小局所用)、流体・薬剤分散用磁場及びチャネルパルスによる用量送達、追跡及び情報デバイス(例えば、農業、食物、貴重品)、クレジットカードセキュリティ、音響システム(例えば、スピーカーコイル、ヘッドホンやイヤホンの充電機構)、熱転写、機械的熱伝導シール、エナジーハーベスタ、並びにインターロック形状(フック・ループファスナー類似するもの)を含むがこれらに限定されない。さらに、本明細書に記載のような高アスペクト比電気めっき構造は、高バンド幅で低インピーダンスの相互接続部を形成するために使用可能である。相互接続部における高アスペクト比電気めっき構造の使用は、電気的特性(例えば、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス)を向上させ、伝熱特性を向上させ、寸法要件(厚みコントロール)をカスタマイズするために使用可能である。本明細書に記載のような高アスペクト比電気めっき構造を含む相互接続部は、所与の周波数範囲における1つ以上の回路のバンド幅を調節するために使用可能である。高アスペクト比電気めっき構造を含む他の相互接続使用では、種々の電流の1つ以上の回路(例えば、信号や電力)を集積可能である。高アスペクト比電気めっき構造の使用により、全体の小型パッケージサイズを維持するようにともに近接して製造されることを可能にするために、様々な断面を有する回路を可能にし、一部の回路がさらなる通電性能を有することができる。高アスペクト比電気めっき構造はまた、機械的目的で相互接続部に使用可能である。例として、機械的ストップ部、軸受、電気接点領域として機能するため、又は堅牢性を与えるために、回路の一部の領域を他よりも突出させることが望ましいことがある。
901、ジンバル部分2902、中途部分2904、間隙部分2906、及び近位部分2908を含む。近位部分2908は、遠位部分2901が回転ディスクメディアに上に延出するようにベースプレートに取り付けられるように構成される。ジンバル部分2902は、一部の実施形態において、圧電モータなどの1つ以上のモータ、及びディスクメディアの読み書き用ヘッドスライダなどの1つ以上の電気部品、及び加熱アシスト磁気記録(「HAMR」)・熱アシスト磁気記録(「TAMR」)、又はマイクロ波アシスト磁気記録(「MAMR」)用の部品を含むように構成される。1つ以上のモータ及び1つ以上の電気部品は、フレクシャ2900の遠位部分2901から中途部分2904を通って間隙部分2906上及び近位部分2908を超えて延出するフレクシャの導体層上に形成される1つ以上のトレースを通って他の回路部品に電気的に接続される。間隙部分2906は、ステンレス鋼層などの基板層が部分的に、完全に除去されたフレクシャの部分である。したがって、フレクシャの導体層における1つ以上のトレースは、任意の支持部を有さず間隙部分2906上に延出する。当業者は、フレクシャに沿う任意の位置で1つ以上の間隙部分2906をフレクシャが有することができることを理解する。
クラウン部分3202a、3202bを含むように形成可能である。例として、トレースの抵抗は、所望の動作特性を満たすために必要に応じて調整可能である。他の例には、隣接するトレース3002a、3002b、3002c、3002dの間の距離を詰めることによってインピーダンスを調整するように金属クラウン部分を使用することを含む。
Claims (5)
- 基板と、
少なくとも1つのトレースとを含み、前記トレースは、前記トレースの少なくとも一部上に形成された金属クラウン部分を含み、
前記金属クラウンは前記トレースの一部の上面及び側壁に形成され、前記金属クラウンは前記トレースの幅に対する高さの初期アスペクト比よりも大きい幅に対する高さの最終アスペクト比を有する、回路。 - 前記金属クラウン部分は、前記基板上ではない前記トレースの部分上に形成される、請求項1に記載の回路。
- 前記金属クラウン部分は、前記トレースのインピーダンスを調整するために前記トレースの部分に形成される、請求項1に記載の回路。
- 前記トレースの少なくとも一部上に形成された前記金属クラウン部分を含む前記少なくとも1つのトレースは、前記少なくとも1つのトレースを機械的に補強するよう構成される、請求項1に記載の回路。
- 前記少なくとも1つのトレースを機械的に補強するために前記トレースの少なくとも一部上に形成された前記金属クラウン部分を含む前記少なくとも1つのトレースは、結合又は接合操作のために補強される、請求項4に記載の回路。
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